1. Nature Communications：基于貧水水凝膠電解質制造鋅離子電池
目前，大量研究已經開發了固體聚合物電解質（SPE）和水凝膠電解質作為鋅離子電池（ZIBs）的電解質。這其中，水凝膠可以保留水分子并提供高離子電導率；然而，它們含有許多游離水分子，不可避免地會在鋅負極上引起副反應。而SPE雖然可以提高負極的穩定性，但它們通常離子電導率較低，很容易導致高阻抗的形成。有鑒于此，香港城市大學支春義和中石油新能源研究中心Xu Jin發了一種貧水水凝膠電解質，旨在平衡離子轉移、負極穩定性、電化學穩定性窗口和電阻。1）作者選擇聚合物兩性離子（PZI）作為聚合物骨架，其中磺酸鹽末端結合了親水性和親鋅性性質，而鋅鹽則作為配位單元?；撬岣庪x子起到氫鍵受體的作用，可以被水分子潤滑，以促進鋅離子的離解，并增強水分子的電化學穩定性。2）由此產生的水凝膠由于具備分子潤滑機制，可確保離子的快速傳輸。此外，這種設計擴大了電化學穩定性窗口，并實現了高度可逆的鍍鋅/剝離過程。在水含量僅為20?wt%的條件下，貧水水凝膠電解質也能夠加寬電壓窗口和提供達到2.6×?10?3?S cm?1的離子電導率。因此，全電池在高電流率和低電流率下均顯示出優異的循環穩定性和容量保持率。此外，貧水水凝膠可以實現優異的粘附能力，滿足柔性器件的需求。3）此外，貧水水凝膠展現出了優異的粘附能力，可為柔性ZIB提供牢固的界面。貧水水凝膠電解質的設計為同時獲得高穩定性和離子導電性提供了新的思路。
Yanbo Wang, et al. Lean-water hydrogel electrolyte for zinc ion batteries. Nature Communications. 2023DOI：10.1038/s41467-023-39634-8https://www.nature.com/articles/s41467-023-39634-8
2. Nature Communications：原位描繪線粒體中的蛋白質構型和相互作用
目前的細胞內蛋白質分析方法大多需要分離特定的細胞器或改變細胞內環境。然而，由于蛋白質通常會與離子、核酸和其他蛋白質形成復合物，蛋白質的功能往往由其天然微環境決定。中科院大連化物所張麗華和楊開廣展示了一種原位交聯和分析活細胞中線粒體蛋白的方法。1）作者使用用二甲基二十八烷基溴化銨（DDAB）功能化的聚乳酸-乙醇酸（PLGA）納米顆粒將蛋白質交聯劑遞送到線粒體中，隨后使用質譜法分析交聯的蛋白質。2）使用這種方法，作者總共識別了74對STRING數據庫中不存在的蛋白質-蛋白質相互作用。更有趣的是，作者關于線粒體呼吸鏈蛋白的數據(?~?94%）也與這些蛋白質的實驗或預測的結構分析一致。因此，該研究為在細胞器的天然微環境下原位確定蛋白質分析提供了一個有前景的技術平臺。
Yuwan Chen, et al. Targeted cross-linker delivery for the in situ mapping of protein conformations and interactions in mitochondria. Nature Communications. 2023DOI：10.1038/s41467-023-39485-3https://www.nature.com/articles/s41467-023-39485-3
3. Science Advances：通過膠體軟-硬共組裝形成仿生溫敏性超結構
軟硬混合結構在生物系統中無處不在，并啟發了人造機械設備、致動器和機器人的設計。然而，這些結構的實現在微觀尺度上一直具有挑戰性。有鑒于此，香港大學王宇鋒通過簡單的膠體組裝，創建了由軟材料和硬材料組成的微尺度超結構，這些超結構作為微致動器可展現熱響應形狀轉換特性。1）在這一設計中，作為硬組分的各向異性金屬有機框架（MOF）顆粒與液滴結合，通過價限組裝形成模擬脊的膠體鏈。2）這些鏈具有交替的軟段和硬段，被稱為MicroSpine，可以可逆地改變形狀，并通過熱響應溶脹/去溶脹機制在直態和彎曲態之間進行切換。3）通過以規定的模式固化鏈中的液體部分，研究設計了各種鏈形態，如具有受控致動行為的“膠體臂”。這些鏈可進一步用于構建膠體膠囊，通過溫度程序驅動來封裝和釋放藥物分子。
Dengping Lyu, et al. Biomimetic thermoresponsive superstructures by colloidal soft-and-hard co-assembly. Science Advances. 2023DOI：10.1126/sciadv.adh2250https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh2250
4. JACS: 用于將二氧化碳還原為碳氫化合物的人造[Fe4S4]金屬酶
據報道，鐵硫簇可以催化各種氧化還原轉化，包括二氧化碳多電子還原為碳氫化合物。在此，巴塞爾大學Thomas R. Ward報道了依靠生物素-鏈霉親和素技術設計和組裝含有[Fe4S4]的人工費托酶。1）研究人員合成了具有顯著水穩定性的雙生物素化[Fe4S4]輔因子，并將其摻入鏈霉親和素中。2）通過循環伏安法檢查了蛋白質環境提供的第二配位層的影響，突出了雙還原[Fe4S4]簇的可及性。3）通過化學遺傳學手段提高了費托酶活性，將CO2還原為碳氫化合物，周轉次數高達14次。
Valerie Waser, et al, An Artificial [Fe4S4]?Containing Metalloenzyme for the Reduction of CO2 to Hydrocarbons, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c03546https://doi.org/10.1021/jacs.3c03546
5. JACS：將受阻路易斯對引入金屬有機框架中，用于 N 雜環的選擇性加氫
氫化氮雜環化合物在制藥、聚合物和農用化學工業中發揮著關鍵作用。最近對氮雜環化合物部分氫化的研究主要集中在昂貴且有毒的貴金屬催化劑上。作為一類重要的主族催化劑，受挫路易斯對(FLPs)在催化加氫反應中得到了廣泛的應用。原則上，FLP和金屬有機框架（MOF）的結合有望有效提高FLP的可回收性能；然而，先前研究的MOF-FLPs在Nheterocycles化合物的氫化中表現出較低的反應活性。在此，蘇州大學Zheng Niu，Jian-Ping Lang，北德克薩斯大學馬勝前教授提供了一種新型 P/B 型 MOF-FLP 催化劑，該催化劑是通過溶劑輔助連接體摻入方法實現的，以促進催化氫化反應。1）在中等壓力下使用氫氣，所提出的P/B型MOF-FLP可以作為高效多相催化劑，用于將喹啉和吲哚選擇性加氫生成四氫喹啉和二氫吲哚類藥物化合物，收率高且可回收性良好。
Ze-Ming Xu, et al, Introducing Frustrated Lewis Pairs to Metal?Organic Framework for Selective Hydrogenation of N?Heterocycles, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c04929https://doi.org/10.1021/jacs.3c04929
6. JACS：氟代醇中乙交酯的活性/受控陰離子聚合：邁向可持續生物塑料
開環聚合（ROP）是一種有前途的方法，可以獲取具有優異（生物）降解性和可回收性的明確聚酯。然而，乙交酯（GL）是一種眾所周知的源自一氧化碳/二氧化碳的可持續單體，由于其聚合物在普通溶劑中的溶解度極低，其活性/受控聚合從未有過報道。在此，阿卜杜拉國王科技大學Viko Ladelta和Nikos Hadjichristidis報道了GL在強質子氟代醇（FA）中的第一個活性/受控陰離子ROP，這通常被認為與陰離子聚合不相容。1）研究人員首次在室溫下獲得了結構明確的聚乙交酯（PGA，? < 1.15，Mn 高達 55.4 kg mol?1 ）和各種基于 PGA 的大分子。2）NMR 滴定和計算研究表明，FA 同時激活鏈末端和單體，而不參與引發。低沸點FA和PGA可以分別在220°C真空下通過簡單蒸餾和升華進行回收，為解決塑料污染問題提供了一種有前途的可持續替代方案。
Pengfei Zhang, et al, Living/Controlled Anionic Polymerization of Glycolide in Fluoroalcohols: Toward Sustainable Bioplastics, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c03253https://doi.org/10.1021/jacs.3c03253
7. JACS：鐵氮碳催化劑中二次金屬摻雜對氧電還原的結構和反應活性影響
盡管最近報道了雙金屬鐵-金屬-氮-碳 (FeMNC) 催化劑在酸性介質中氧還原反應 (ORR) 的活性有所提高，但活性位點的性質和兩種金屬之間的相互作用仍知之甚少。在這里，法國SOLEIL同步輻射光源Andrea Zitolo，蒙彼利埃大學Frédéric Jaouen，柏林工業大學Peter Strasser將FeSnNC 和 FeCoNC 催化劑在結構和催化方面與其母體 FeNC 和 SnNC 催化劑進行了比較。1）雖然 CO 低溫化學吸附顯示 FeSnNC 和 FeCoNC 的 M-Nx 位點密度相對于 FeNC 和 SnNC 低兩倍，但兩種雙金屬催化劑的質量活性比 FeNC 高 50?100%。2）電子顯微鏡和X射線吸收光譜發現Fe-Nx和Sn-Nx或Co-Nx位點共存，但沒有發現雙核Fe-M-Nx位點的證據。 57Fe穆斯堡爾光譜表明，相對于 FeNC 母體催化劑，雙金屬催化劑具有分配給兩個不同 Fe-Nx 位點的更高 D1/D2 光譜特征比。因此，第二金屬的添加有利于 D1 位點的形成，與較高的周轉頻率相關。
Fang Luo, et al, Structural and Reactivity Effects of Secondary Metal Doping into Iron-Nitrogen-Carbon Catalysts for Oxygen Electroreduction, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c03033https://doi.org/10.1021/jacs.3c03033
8. JACS：構建靶向神經的細菌卟吩傳感器
紀念斯隆-凱特琳癌癥中心Junior Gonzales和Thomas Reiner設計了一種對卟啉進行三分子反應，以通過表環加成反應產生細菌卟吩(bacs)的新策略。1）Bacs是一類近紅外探針，具有多模態成像的性能。然而，盡管它們具有熒光和螯合金屬離子功能，但現有的bacs在標記生物分子以實現靶點特異性等方面的能力有限，并且缺乏化學純度，極大地限制了它們在生物成像中的應用。該研究構建的bacs能夠精確和可控地添加可點擊的連接物，使卟啉類物質具有更高的化學穩定性、可點擊性和溶解度，因此也更適合用于臨床前研究。研究發現，該bac探針可在熒光成像和切倫科夫發光成像中實現生物分子的靶向使用，以指導術中成像。此外，具有螯合能力的Bacs也能夠用于實現非侵入性的正電子發射斷層掃描/計算機斷層掃描。2）研究者利用Hs1a(一種(NaV1.7)-鈉通道結合肽)標記bacs，以構建bac-Hs1a和放射性標記的Hs1a。在體內成像中，該bac傳感器能夠在注射了熒光bac-Hs1a和放射性標記的Hs1a的動物神經處產生高信號-背景比。實驗結果表明，Bac-Hs1a和[64Cu]Cu-Bac-Hs1a會在周圍神經處有效積累，產生對比增強以用于臨床前研究。對于化學和生物成像領域來說，綜上所述，這項研究工作成功實現了對bac的模塊化調控，并證明了其能夠在常規的成像實驗中作為一類有效的多模態神經顯像劑。
Javier Hernández-Gil. et al. Development and Validation of Nerve-Targeted Bacteriochlorin Sensors. Journal of the American Chemical Society. 2023DOI: 10.1021/jacs.3c02520https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c02520
9. JACS：表面活性劑可調節鎳納米顆粒表面演化以實現選擇性CO2加氫
基于膠體化學有望制備均勻且尺寸可控的預催化劑；然而，在反應條件下揭示從預催化劑到活性催化表面的原子級轉變，以實現催化劑的機理設計，仍然是一個挑戰。弗吉尼亞大學Sen Zhang、蘇州大學吳張雄和中科大葉逸凡報道了一項環境壓力X射線光電子能譜研究，其結合原位環境透射電子顯微鏡、紅外光譜和理論計算，可闡明膠體鎳納米顆粒對CO2加氫的表面催化位點。1）研究發現，與胺封端的納米顆粒相比，具有膦配體的Ni納米顆粒表現出截然不同的表面演變。作者進一步揭示了，這是由于高溫下P在的氧化（空氣）或還原（CO2+H2）氣體環境下的擴散造成的。2）與傾向于產生CH4的金屬Ni相比，所得到的NiPx表面對CO產生的選擇性顯著提高。通過設計多步摻入P來進一步消除表面金屬Ni位點，作者還實現了CO在高速CO2加氫中的單位選擇性。
Xiangru Wei, et al. Surfactants Used in Colloidal Synthesis Modulate Ni Nanoparticle Surface Evolution for Selective CO2 Hydrogenation. JACS. 2023https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c02739
10. AM：調節鋰離子局部配位環境可實現無枝晶鋰金屬電池
有害的鋰枝晶生長和不穩定的固體電解質界面（SEI）阻礙了鋰金屬電池的實際應用。近期，云南大學郭洪提出了原子分散的鈷配位共軛富聯吡啶共價有機骨架（sp2c-COF）作為鋰金屬負極表面的人工SEI，并以此來解決枝晶生長和穩定性問題。1）限制在COF結構中的單個Co原子增加了活性位點的數量，并促進了電子向COF的轉移。Co-N配位和強吸電子氰基協同效應可以最大限度地吸附供體（Co）的電子，創造富電子環境，從而進一步調節Li+局部配位環境，實現均勻的Li成核行為。2）此外，原位技術和密度泛函理論計算揭示了sp2c-COF共誘導Li均勻沉積和促進Li+快速遷移的機制?；谶@些優點，sp2c-COF共改性的Li負極表現出低至8mV的Li成核勢壘和長達6000h的優異循環穩定性。
Conghui Zhang, et al. Regulating The Lithium Ions’ Local Coordination Environment Through Designing Cof with Single Atomic Co Site to Achieve Dendrite-Free Lithium Metal Batteries. Advanced Materials. 2023DOI：10.1002/adma.202304511https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202304511
11. Nano Letters:在經濟高效的 Zr 基氯化物固體電解質中實現高于 1 mS cm?1 離子電導率的替代晶體結構
實現實用、商業化的全固態鋰電池需要固體電解質不僅具有高離子電導率（25 °C時高于1 mS cm?1），而且還具有低成本（低于50美元/kg）。與大多數現有固體電解質不同，最近報道的鋯基氯化物固體電解質的成本通常低于50美元/kg，但其在25 °C時的離子電導率低于1 mS cm?1。近日，中科大Cheng Ma報道了一種Li3Zr0.75OCl4固體電解質，它同時具有低于50美元/kg的材料成本和在25°C下高于1 mS cm?1的鋰離子電導率。1）這種材料的合成只需要通常負擔得起的化合物，因此預計材料成本低至11.09美元/千克。同時，它不像其他鋯基氯化物固體電解質那樣表現出導電性差的P3?m1結構，而是表現出C2/m結構，可實現更快的鋰離子傳輸。2）憑借如此理想的晶體結構，25 ℃下的離子電導率達到1.35 mS cm?1，從而實現了優異的電池性能：基于LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2的全固態電池在25℃下穩定循環C和5 C(975 mA g?1)700個循環，容量保持率高于80%。
Jinzhu Wang, et al, Alternate Crystal Structure Achieving Ionic Conductivity above 1 mS cm?1 in Cost-Effective Zr-Based Chloride Solid Electrolytes, Nano Lett., 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c01468https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01468
12. Nano Letters: 轉移壓印輔助生長 2D/3D 鈣鈦礦異質結用于高效穩定的柔性倒置鈣鈦礦太陽能電池
2D/3D鈣鈦礦異質結構顯示出提高鈣鈦礦太陽能電池（PSC）效率和穩定性的巨大潛力。在這里，吉林大學Yue-Feng Liu，Jing Feng采用無溶劑轉移壓印輔助生長（TIAG）方法原位生長2D/3D鈣鈦礦異質結。1）通過TIAG工藝實現間隔陽離子的固態轉移，使得2D鈣鈦礦中間層能夠在空間上受限生長，并且在3D鈣鈦礦和電荷傳輸層之間具有均勻的形態。同時，與TIAG工藝相關的壓力促進了晶體取向，這有利于載流子傳輸。2）結果，倒置PSC的PCE達到了23.09%（經認證為22.93%），并且在85°C老化1200小時或在連續AM1.5照明下運行1100小時后仍保持其初始PCE的90%。柔性倒置PSC在3mm彎曲半徑下經過10000次彎曲循環后仍保持初始PCE的80%以上，實現了21.14%的PCE和機械魯棒性。
Nairong Jiang, et al, Transfer-Imprinting-Assisted Growth of 2D/3D Perovskite Heterojunction for Efficient and Stable Flexible Inverted Perovskite Solar Cells, Nano Lett., 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c01614https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01614
